(57)【要約】【課題】摩擦トルクを打ち消し、路面反力に応じた適度な操舵反力を生成する。【解決手段】操舵機構の摩擦推定部８２ａは、外乱オブザーバによって、次式（７）に基づいて反力モータの駆動電流Ｉh と操舵角速度ωh から、操舵機構の外乱ｄh に関する推定値ｄhEを算出する。次に、この推定値ｄhEと操舵トルクＴh から操舵機構の摩擦トルク推定値ｆhE（＝ｄhE＋Ｔh ）を算出する。その後、反力モータ制御の中段処理では、例えば路面反力に応じた反力トルクなどを出力するためのトルク演算を実行する。これらのトルク演算の内、特に摩擦補償トルク演算部では、操舵機構の摩擦トルク推定値ｆhEに摩擦補償ゲインＧfhを乗じて摩擦補償トルクＴfcを算出する。摩擦補償トルクＴfcは、操舵機構の摩擦トルク（ｆh ）を打ち消して摩擦感を調整する項となる。            ｄh ＝  ＫthＧh Ｉh −（Ｊh ｄωh ／ｄｔ）        …（７）【選択図】図６
2005088610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング・ホイールに操舵反力を付与する反力モータを有する操舵機構と、転舵軸を駆動する転舵モータを有する転舵機構とを機械的に分離し、これら双方を連結する連結機構を電気的な連動機構にて構成したステアバイワイヤ式の車両用操舵装置において、
前記操舵機構の内部摩擦によって発生する摩擦トルクｆh を推定する摩擦トルク推定手段と、
前記転舵機構の内部摩擦によって発生する摩擦力ｆr と、前記転舵機構に作用する路面反力Ｆr との合力ｄr を推定する合力推定手段と、
前記合力推定手段によって推定された前記合力ｄr の推定値ｄrEに基づいて生成される反力トルクＴと、前記操舵機構の摩擦トルクｆh の推定値ｆhEに基づいて生成される摩擦補償トルクＴfcとの合成トルクｕh * を前記反力モータに発生させるトルク制御手段と
を有する
ことを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
前記摩擦トルク推定手段は、
前記反力モータの角速度ωh と、
前記反力モータの駆動電流Ｉh と、
前記ステアリング・シャフトに作用する操舵トルクＴh と
に基づいて前記推定値ｆhEを算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記合力推定手段は、
前記転舵軸の転舵速度νr と、
前記転舵モータの駆動電流Ｉr と
に基づいて前記推定値ｄrEを算出する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用のＳＢＷシステム（ステアバイワイヤ・システム）に関し、特に、車両の操舵操作に伴う操舵感を良好にするための操舵反力生成方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば下記の特許文献１に見られる様に、従来の分離型の所謂ステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置においては、ステアリングホイールの回転角と反力モータの電流に基づいて、運転者が操舵機構に与える操舵トルクと、操舵機構の内部摩擦によって生じる摩擦トルクとの合力を推定する一方、もう一方では、転舵モータの回転角と電流に基づいて、路面反力と転舵機構の摩擦力との合力を推定する。そして、この２つの推定値に基づいて、反力モータをトルク制御することによって、路面反力に見合った操舵反力を生成しようとしていた。
【特許文献１】特開２００２−２７４４０５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
通常、路面反力と転舵機構の摩擦力の合力の推定値に基づいて生成される反力トルクは路面反力を反映している。また、操舵機構の内部摩擦によって生じる摩擦トルク、及び、上記の反力トルク（：反力モータの出力）は、双方共にステアリングホイールを介して操舵反力として運転者に伝わる。
しかしながら、運転者が操舵機構に与える操舵トルクと、操舵機構の内部摩擦によって生じる摩擦トルクとの合力の推定値に基づいて反力トルクを生成しても、この反力トルクの制御（大小加減操作）だけでは操舵機構の摩擦トルクを過不足なく消去することはできない。このため、従来の制御方式に従う限り、操舵に伴う摩擦感を必ずしも十分には抑制できず、その結果、ステアリングホイールに伝わる摩擦トルクの作用によって、操舵感が必要以上に重くなってしまうことが少なくない。
【０００４】
特に、操舵機構の内部摩擦が無視し難いステアバイワイヤ式の車両用操舵装置を搭載する際には、打ち消されずに残った操舵機構の摩擦トルクの方が、路面反力と転舵機構の摩擦力の合力の推定値に基づいて生成される反力トルクよりも大きくなることも十分にある得る。しかしながら、この様な時に、この反力トルクは、期待される操舵反力として運転者に所望の形では伝わらない。即ち、従来の方式では、反力トルクの変化が摩擦トルクの変化に隠れてしまって、その結果、路面反力に応じた操舵反力が適度な強さには生成されないことがある。
【０００５】
図１３に、従来技術の問題点を例示する。本グラフは、操舵機構の内部摩擦が無視し難いステアバイワイヤ式の従来装置において測定されたものであり、操舵角θh と操舵トルクＴh との間の関係として形成されるヒステリシス曲線を模式的に表現したものである。このヒステリシス曲線の縦軸方向の幅、即ち閉曲線の縦軸方向の広がりは、比較的大きくなっており、このことは、操舵に伴う摩擦感が不当に大きいことを意味している。即ち、この様な従来装置においては、操舵感に対する何らかの改善が期待される。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、操舵機構の内部摩擦によって生じる摩擦トルクを事実上消去することにより、路面反力に応じた違和感の無い適度な操舵反力を生成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
即ち、本発明の第１の手段は、ステアリング・ホイールに操舵反力を付与する反力モータを有する操舵機構と転舵軸を駆動する転舵モータを有する転舵機構とを機械的に分離し、これら双方を連結する連結機構を電気的な連動機構にて構成したステアバイワイヤ式の車両用操舵装置において、操舵機構の内部摩擦によって発生する摩擦トルクｆh を推定する摩擦トルク推定手段と、転舵機構の内部摩擦によって発生する摩擦力ｆr と、転舵機構に作用する路面反力Ｆr との合力ｄr （＝ｆr ＋Ｆr ）を推定する合力推定手段と、この合力推定手段によって推定された合力ｄr の推定値ｄrEに基づいて生成される反力トルクＴと、操舵機構の摩擦トルクｆh の推定値ｆhEに基づいて生成される摩擦補償トルクＴfcとの合成トルクｕh * （＝Ｔ＋Ｔfc）を反力モータに発生させるトルク制御手段とを備えることである。
ただし、上記の反力トルクＴは、推定値ｄrE以外の変数にも依存する様に構成しても良い。反力トルクＴの具体的かつ効果的な構成例としては、例えば、後述の実施例１の式（８）の様な設定形態などが考えられる。
【０００８】
また、本発明の第２の手段は、上記の第１の手段の摩擦トルク推定手段において、反力モータの角速度ωh と反力モータの駆動電流Ｉh とステアリング・シャフトに作用する操舵トルクＴh とに基づいて推定値ｆhEを算出することである。
【０００９】
また、本発明の第３の手段は、上記の第１又は第２の手段の合力推定手段において、転舵軸の転舵速度νr と転舵モータの駆動電流Ｉr とに基づいて推定値ｄrEを算出することである。
以上の本発明の手段により、前記の課題を効果的、或いは合理的に解決することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上の本発明の手段によって得られる効果は以下の通りである。
即ち、本発明の第１の手段によれば、反力モータは、操舵機構の内部摩擦によって生じる摩擦トルクの推定値に基づいて操舵機構の摩擦を打ち消すトルクと、路面反力と転舵機構の摩擦力との合力の推定値に基づいて生成された反力トルクの双方（和値）を出力するので、実際に操舵機構の機械系内部に生じる摩擦の影響は「操舵機構の摩擦を打ち消すトルク」と相殺されて、路面反力に応じた反力トルクだけが運転者に伝わる結果となる。
したがって、本発明の第１の手段によれば、操舵機構の内部摩擦によって生じる摩擦トルクが無視し難いステアバイワイヤ式の車両用操舵装置においても、摩擦感が小さくて路面反力に適度に応じた操舵反力を生成することができ、機械連結式操舵装置と同様に違和感無く操舵できる。
【００１１】
反力モータの電流値としては、電流指令値（Ｉh * ）を用いても良い。また、後述の実施例１に例示する様に、例えば、反力モータの電流値として反力モータの駆動電流の測定値（Ｉh ）を用いても良い（：本発明の第２の手段）。この様に構成すれば、操舵機構の内部摩擦によって生じる上記の摩擦トルクの推定演算処理を精度良く効果的に構成することができる。
【００１２】
また、本発明の第３の手段によれば、摩擦感の適度に抑制された本発明の操舵装置において、更に、路面反力に応じた相応の反力トルクを反力モータの出力トルクの１成分として適度に生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
ただし、本発明の実施形態は、以下に示す個々の実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１４】
１．車両用操舵装置１００の物理的構成
図１に車両用操舵装置１００の物理的な構成図を示す。この車両用操舵装置１００は、運転者が操作するステアリングホイール（ハンドル）１を有する操舵機構と、転舵輪１６を転舵する転舵機構と、これらの操舵機構と転舵機構との連動制御を電気的に行う制御装置（コンピュータ）８等から構成されている。
【００１５】
操舵機構は、操舵反力を生成する操舵アクチュエータ（反力モータ５）を備える。反力モータ駆動回路６は、制御装置８から与えられる電圧指令値Ｖh * に応じて反力モータ５を駆動する。反力モータ５の出力軸は減速器を介して操舵軸（ステアリングシャフト）２に連結されており、この操舵軸２は操舵ハンドル１に連結されている。
【００１６】
操舵軸２には、この軸の回転角である操舵角θh を検出するために反力モータ５に関する回転角センサ３が設けられ、また、操舵軸２に加わる操舵トルクＴh を検出するトルクセンサ４が配設されている。反力モータの回転角から操舵角θh を推定する際、減速比のみに基づいて反力モータの回転角を操舵角θh に換算してもよいし、操舵軸の捩れ剛性を考慮して、操舵角θh を補正してもよい。
【００１７】
一方、転舵機構は、転舵輪１６を転舵する転舵アクチュエータ（転舵モータ１１）を備える。転舵モータ駆動回路９は、制御装置８から与えられる制御量（Ｖr * ）に応じて転舵モータ１１を駆動する。転舵モータ１１の回転運動を直線運動に変換する変換器（減速器）は、例えば、ボールねじ機構等から構成することができる。転舵軸１３の両端は、タイロッド１４、ナックルアーム１５を介して転舵輪１６に接続されている。
【００１８】
転舵軸１３には、この軸の転舵変位量ｘを検出するために転舵モータ１１に関する回転角センサ１０が設けられている。この転舵モータの回転角から転舵変位量ｘを推定する際、減速比のみで換算してもよいし、転舵軸１３の軸方向の剛性を考慮して補正してもよい。
また、外部（転舵輪１６側）から転舵軸１３に加わる転舵反力Ｆr を検出するためには、それを直接計測する転舵反力センサを備えても良いが、本実施例では、後で詳しく説明する様に、転舵反力センサを外乱オブザーバ（図５のソフトウェア）を用いて代替的に構成する。
【００１９】
制御装置８には、トルクセンサ４、回転角センサ３、回転角センサ１０、電流計（６ａ，９ａ）、車速センサ７の各検出結果（操舵トルクＴh ，回転角Θh ，回転角Θr ，駆動電流Ｉh ，駆動電流Ｉr ，車速ｖ）が入力され、これらの検出結果を基に、反力モータ５と転舵モータ１１が所定の駆動力を出力するように各駆動回路（６，９）へ制御信号（反力モータの駆動電圧（：指令値Ｖh * ），転舵モータの駆動電圧（：指令値Ｖr * ））を出力する。
【００２０】
この車両用操舵装置１００における本発明の特徴は、制御装置８が実行する以下の制御処理の制御方式に有る。制御装置８によって実現される制御機能には、主に次の２つがある。
〔１〕転舵系制御機能
以下の転舵系制御部８１によって実現される機能である。
〔２〕操舵系制御機能
後述の操舵系制御部８２によって実現される機能である。
【００２１】
２．転舵系制御部８１の構成と動作
以下、転舵系制御部８１で実行する制御（転舵系制御機能）に付いて説明する。図２は、転舵系制御部８１の制御ブロック図である。以下、これらの制御を、転舵系制御の前段、転舵系制御の後段、及び外乱推定部８１ｂの３つに大別して説明する。
２−１．転舵モータの制御（前段）
〔１〕転舵位置の演算
転舵位置演算部は、転舵モータの回転角Θr をボールネジ機構のリードｇb から定まる定数Ｇr （≡２π／ｇb ）で除算して転舵位置ｘr （＝ｇb Θr ／２π）を算出する。
〔２〕目標位置の演算
目標位置演算部は、操舵角θh に伝達比Ｇを乗じて転舵軸の目標位置ｘr * を算出する。伝達比Ｇは車速ｖが大きいほど、操舵角θh に対して目標位置ｘr * が小さくなるように設定する。
【００２２】
〔３〕転舵速度の演算（転舵速度演算部８１ａ）
図３に、転舵モータの制御前段の一部を構成する転舵速度演算部８１ａの制御ブロック図を示す。この転舵速度演算部（８１ａ）は、転舵位置ｘr を近似微分して転舵速度νr を算出する演算部である。即ち、この近似微分には、本図３に示す近似微分フィルタを用いる。
ただし、ここで、ω、ξは近似微分フィルタのロウパスフィルタ特性を決める定数である。例えばこの様な近似微分を用いれば、転舵位置ｘr の量子化誤差が原因で発生する高周波ノイズが低減するので、本車両用操舵装置１００における振動を効果的に抑制することができる。
【００２３】
２−２．転舵モータの制御（後段）
図４に、転舵モータの制御（後段）の制御ブロック図を示す。この後段の制御においては、次の２つの制御を実行する。
〔１〕転舵モータの位置の制御
転舵モータの位置制御部は、転舵位置ｘr が目標位置ｘr * に追従するように位置制御する。目標位置ｘr * と転舵位置ｘr と転舵速度νr から転舵モータのトルク指令ｕr * を算出し、転舵モータのトルク指令ｕr * から転舵モータの電流指令Ｉr * を算出する。Ｇx ，Ｇv は位置制御ゲインである。
【００２４】
〔２〕転舵モータの電流の制御
転舵モータの電流制御部は、転舵モータの駆動電流Ｉr が転舵モータの電流指令Ｉr * に一致するように電流制御する。即ち、転舵モータの電流指令Ｉr * と転舵モータの駆動電流Ｉr から転舵モータの電圧指令Ｖr * を算出する。Ｇpr，Ｇirは転舵モータの電流制御ゲインである。
【００２５】
２−３．転舵機構の外乱の推定（外乱推定部８１ｂ）
〔１〕制御理論
転舵機構の運動方程式は次式（１）で表すことが出来る。
Ｍr ｓνr ＝Ｋtr・Ｇr ・Ｉr −Ｆr −ｆr ，
Ｇr ≡２π／ｇb                                               …（１）
ここで、Ｋtrは転舵モータのトルク定数であり、ｇb はボールネジのリード、Ｍr は転舵モータの有効質量、Ｆr は路面反力、Ｉr は転舵モータの駆動電流、νr は転舵速度である。上記の有効質量Ｍr は、ロータイナーシャＪmrと上記のボールネジ機構の定数Ｇr により、次式（２）の様に定まる。
Ｍr ＝Ｇr 2 Ｊmr                                                    …（２）
転舵機構の摩擦力ｆr と路面反力Ｆr から転舵機構の外乱ｄr を次式（３）の様に定義し、この値を推定する外乱オブザーバを構成する。
ｄr ＝ｆr ＋Ｆr                                                     …（３）
【００２６】
〔２〕具体的構成
図５に、転舵機構の外乱推定部８１ｂの制御ブロック図を示す。ここで、符号Ｒｍは、転舵機構（機械系）の解析モデルを表している。
転舵機構の外乱推定部８１ｂは、この外乱オブザーバによって、転舵モータの駆動電流Ｉr と転舵速度νr から転舵機構の外乱推定値ｄrEを算出する。なお、ωor、ξorはそれぞれそ、外乱オブザーバのロウパスフィルタ特性を決める定数である。
以上が、転舵系制御部８１で実行する制御である。
【００２７】
３．操舵系制御部８２の構成と動作
以下、操舵系制御部８２で実行する制御（操舵系制御機能）に付いて説明する。
図６に、操舵系制御部８２の制御ブロック図を示す。以下、これらの操舵系の制御を、前段、中段、後段の３つに大別して説明する。
３−１．反力モータの制御（前段）
反力モータの制御の前段は、次の５つの各演算処理から構成されている。
【００２８】
〔１〕操舵角の演算
操舵角演算部は、反力モータの回転角Θh を減速機の減速比Ｇh で除算して操舵角θh を算出する。
〔２〕操舵角速度の演算
操舵角速度演算部は、操舵角θh を近似微分して操舵角速度ωh を算出する。
【００２９】
〔３〕操舵角加速度の演算
操舵角加速度演算部は、操舵角速度ωh を近似微分して操舵角加速度αh を算出する。〔４〕操舵トルク微分値の演算
操舵トルク微分値演算部は、操舵トルクＴh を近似微分して操舵トルク近似微分値Ｔdhを算出する。
【００３０】
〔５〕操舵機構の摩擦の推定（摩擦推定部８２ａ）
（ａ）制御理論
操舵機構の運動方程式は次式（４）で表すことが出来る。
Ｊh ｓωh ＝  ＫthＧh Ｉh ＋  Ｔh −ｆh                             …（４）
ただし、ここで、ｓは微分演算子であり、Ｋthは反力モータのトルク定数、Ｇh は減速機の減速比、ωh は操舵角速度、Ｉh は反力モータの駆動電流、Ｊh は反力モータの有効イナーシャ、Ｔh は操舵トルク、ｆh は操舵機構の内部摩擦によって生じる摩擦トルクである。
上記の有効イナーシャＪh は、ロータイナーシャＪmhと減速機の減速比Ｇh により、次式（５）の様に定まる。
Ｊh ＝Ｇh 2 Ｊmh                                                    …（５）
【００３１】
また、操舵トルクＴh と摩擦トルクｆh から、操舵機構の外乱ｄh を次式（６）の様に定義し、この値を推定する外乱オブザーバを構成する。
ｄh ＝ｆh −Ｔh                                                     …（６）
【００３２】
（ｂ）具体的構成
図７に、操舵機構の摩擦推定部８２ａの制御ブロック図を示す。ここで、符号Ｈｍは、操舵機構（機械系）の解析モデルを示している。この操舵機構の摩擦推定部８２ａは、外乱オブザーバＱ１によって、反力モータの駆動電流Ｉh と操舵角速度ωh から操舵機構の外乱推定値ｄhEを算出し、この推定値ｄhEと操舵トルクＴh から操舵機構の摩擦トルク推定値ｆhEを算出する。
なお、ωoh、ξohはそれぞれそ、外乱オブザーバＱ１のロウパスフィルタ特性を決める定数である。
【００３３】
図８は、この操舵機構の摩擦推定部８２ａの実行手順を示すフローチャートである。上記の外乱オブザーバＱ１の処理は、本フローチャートのステップ１２０〜ステップ１６０の処理に該当する。
このフローチャートでは、まず最初に、ステップ１２０において、操舵角速度ωh を微分する。この微分処理では、図３と同様の近似微分フィルタを用いることが望ましい。
ステップ１４０では、上記の式（４）、式（６）から導かれる次式（７）により、外乱ｄh を求める。
ｄh ＝  ＫthＧh Ｉh −（Ｊh ｄωh ／ｄｔ）                          …（７）
【００３４】
ステップ１６０では、このｄh を図示する様にフィルタ処理して、外乱の推定値ｄhEを算出する。このフィルタ処理（ステップ１６０）は、前記と同様に、ノイズや量子化誤差などによる系の振動を抑制するためのものである。そして、ステップ１８０では、上記の式（６）に基づいて、摩擦トルクｆh の推定値ｆhE（＝ｄhE＋Ｔh ）を算出する。
【００３５】
３−２．反力モータの制御（中段）
図６或いは図９に示す様に、反力モータ制御の中段処理では、例えば路面反力に応じた反力トルクやアシストトルクなどを出力するための以下に例示する各種のトルク演算を実行する。以下、個々のトルク演算に付いて個別に説明する。
〔１〕操舵反力トルク参照値の演算
操舵反力トルク参照値演算部は、転舵機構の外乱推定値ｄrEから反力マップＭ２で操舵反力トルク参照値Ｔref を決定する。転舵機構の外乱は路面反力（Ｆr ）を含むので、操舵反力トルク参照値Ｔref は路面反力を反映している。操舵反力トルク参照値Ｔref は路面反力に応じた反力トルクを発生するために用いる。
【００３６】
〔２〕粘性補償トルクの演算
粘性補償トルク演算部は、操舵角速度ωh に粘性補償ゲインＧdhを乗じて粘性補償トルクＴdcを算出する。粘性補償トルクＴdcは、路面反力（Ｆr ）によって生じる振動を低減するために用いる。
〔３〕慣性補償トルクの演算
慣性補償トルク演算部は、操舵角加速度αh に慣性補償ゲインＧjhを乗じて慣性補償トルクＴjcを算出する。慣性補償トルクＴjcは、操舵機構の慣性トルクを打ち消して慣性感を調整するために用いる。
【００３７】
〔４〕摩擦補償トルクの演算
摩擦補償トルク演算部は、操舵機構の摩擦トルク推定値ｆhEに摩擦補償ゲインＧfhを乗じて摩擦補償トルクＴfcを算出する。摩擦補償トルクＴfcは、操舵機構の摩擦トルク（ｆh ）を打ち消して摩擦感を調整するために用いる。推定値ｆhEを用いて実行されるこの部分が本発明の最も大きな特徴部分に相当する。
〔５〕位相補償トルクの演算
位相補償トルク演算部は、操舵トルク近似微分値Ｔdhに位相補償ゲインＧthを乗じて位相補償トルクＴtcを算出する。位相補償トルクＴtcは、トーションバーによって生じる振動を低減するために用いる。
【００３８】
〔６〕アシストトルクの演算
アシストトルク演算部は、操舵トルクＴh に基づいてアシストマップＭ１に従ってアシストトルクＴa を決定する。アシストトルクＴa は、制御系の応答性を向上させるために用いる。
【００３９】
３−３．反力モータの制御（後段）
図９に、反力モータの制御（後段）の制御ブロック図を示す。反力モータ制御の後段処理では、上記の中段での処理に引き続き、以下の「反力モータのトルク制御」と「反力モータの電流制御」を実行する。
〔１〕反力モータのトルク制御
反力モータのトルク制御部は、操舵反力トルク参照値Ｔref 、慣性補償トルクＴjc、粘性補償トルクＴdc、摩擦補償トルクＴfc、位相補償トルクＴtc、アシストトルクＴa から、次式（８）に基づいて、反力モータのトルク指令ｕh * を算出し、前述の式（４）などから得られる次式（９）に基づいて、反力モータのトルク指令ｕh * から反力モータの電流指令Ｉh * を算出する。
ｕh * ＝Ｔ＋Ｔfc，
Ｔ≡Ｔa ＋Ｔtc＋Ｔjc−Ｔdc−Ｔref                               …（８）
Ｉh * ＝ｕh * ／Ｇh Ｋth                                            …（９）
ただし、上記の式（８）及び式（９）は、操舵トルクＴh の向きを各トルクの正の向きとして記述したものである。以下、トルクＴを総称的に反力トルクと言うことがある。
【００４０】
〔２〕反力モータの電流制御
反力モータの電流制御部は、反力モータの駆動電流Ｉh が、上記の反力モータの電流指令Ｉh * に一致するように電流制御する。即ち、反力モータの電流指令Ｉh * と反力モータの駆動電流Ｉh から反力モータの電圧指令Ｖh * を算出する。Ｇph，Ｇihは反力モータの電流制御ゲインである。
以上が、操舵系制御部８２で実行する制御である。
【００４１】
４．実施例１の効果
例えば、以上の様な本実施例１の制御方式にしたがえば、反力モータは、摩擦補償トルクＴfcによって操舵機構の摩擦トルクを打ち消しながら、かつ、操舵反力トルク参照値Ｔref に基づいて路面反力に応じた反力トルクを発生する。したがって、実際に運転者に伝わる操舵反力としては、「路面反力に応じた反力トルク」だけが作用し、事実上「操舵機構の摩擦トルク（：ｆh ）」は運転者には伝わらない。このため、摩擦感が小さく、かつ、路面反力に応じた操舵反力感覚が得られるので、運転者は、機械連結式操舵装置の場合と同様に、違和感の無い操舵感を受託することができる。
【００４２】
図１０に、本発明の効果を若干模式的に例示する。このグラフは、本実施例１の操舵制御装置１００によって得られる操舵感の傾向を一般化して表している。本発明によれば、摩擦トルクｆh の推定値ｆhEに基づいて、摩擦補償トルクＴfcが付加された結果、θh −Ｔh 面上のヒステリシス曲線の縦軸方向の幅が従来よりも大幅に狭くなっている。このことは、操舵系の内部摩擦によって生じる摩擦トルクが有るにも係わらず、従来装置よりも操舵感が効果的に軽くなったことを意味している。
【実施例２】
【００４３】
本実施例２では、摩擦推定部８２ａのその他の具体的構成例に付いて示す。
図１１は、本実施例２の摩擦推定部８２ａの制御ブロック図である。ここで、符号Ｑ２は、摩擦推定用の外乱オブザーバを指している。
例えばこの様に、摩擦推定部８２ａを外乱オブザーバＱ２により構成すれば、この外乱オブザーバＱ２によって、反力モータの駆動電流Ｉh と操舵角速度ωh と操舵トルクＴh から直接、操舵機構の摩擦トルク推定値ｆhEを算出することができる。
【００４４】
図１２は、本実施例２における摩擦推定部８２ａ（図１１）の実行手順を示すフローチャートである。上記の外乱オブザーバＱ２の処理は、本フローチャートのステップ２２０〜ステップ２６０の処理に該当する。
このフローチャートでは、まず最初に、ステップ２２０において、操舵角速度ωh を微分する。この微分処理では、図３と同様の近似微分フィルタを用いることが望ましい。
ステップ２４０では、上記の式（４）、式（６）から導かれる次式（１０）により、摩擦トルクｆh を求める。
ｆh ＝  ＫthＧh Ｉh −Ｊh ｄωh ／ｄｔ  ＋Ｔh                     …（１０）
【００４５】
ステップ２６０では、このｆh を図示する様にフィルタ処理して、摩擦トルクｆh の推定値ｆhEを算出する。このフィルタ処理（ステップ２６０）は、前記と同様に、ノイズや量子化誤差などによる系の振動を抑制するためのものである。この時、操舵トルクＴh も同時にフィルタリングされるので、摩擦トルク推定値ｆhEはトルクセンサのノイズの影響を受け難くなり、推定値ｆhEの推定精度が、実施例１よりも更に向上する場合が有る。
【００４６】
〔その他の変形例〕
本発明の実施形態は、上記の形態に限定されるものではなく、その他にも以下に例示される様な変形を行っても良い。この様な変形や応用によっても、本発明の作用に基づいて本発明の効果を得ることができる。
（変形例１）
上記の実施例１及び実施例２では、例えば式（８）に例示する通り、反力トルクＴ（≡Ｔa ＋Ｔtc＋Ｔjc−Ｔdc−Ｔref ）の項を、操舵反力トルク参照値Ｔref 、慣性補償トルクＴjc、粘性補償トルクＴdc、位相補償トルクＴtc、アシストトルクＴa の５項から構成しているが、例えばこの様な反力トルクＴの構成における、本発明の作用・効果を得るための必須の項は、操舵反力トルク参照値Ｔref のみである。即ち、その他の項（例：Ｔa ，Ｔtc，Ｔjc，Ｔdcなど）の導入の有無は任意で良い。言い換えれば、より一般には、本発明の作用・効果を得るためには、上記の様な反力トルクＴは、転舵機構の外乱の推定値ｄrEに基づいて、例えばマップ等を用いて、少なくとも推定値ｄrEを独立変数の１つとして有する推定値ｄrEの関数として生成する必要があるが、その他の構成は任意で良い。
【００４７】
（変形例２）
上記の実施例１及び実施例２では、操舵機構の摩擦推定部８２ａの演算に係わるオブザーバＱ１，Ｑ２では、それぞれ反力モータの駆動電流の値としてＩh （測定値）を用いたが、このＩh （測定値）の代りにＩh * （指令値）を用いても良い。
（変形例３）
この事情は転舵系についても同様である。即ち、転舵機構の外乱推定部８１ｂの演算では、Ｉr （測定値）の代りにＩr * （指令値）を用いても良い。
【００４８】
（変形例４）
上記の実施例１及び実施例２では、制御装置８は１台構成としたが、転舵系制御部８１と操舵系制御部８２は、それぞれ個別に各１台の制御装置（コンピュータ）を用いて実現しても良い。
（変形例５）
上記の実施例１及び実施例２では、転舵機構の外乱推定部８１ｂの演算を転舵系制御部８１の中で実行しているが、この演算は操舵系制御部８２の中で実行する様にしても良い。例えば、上記の変形例４を実施する場合、この外乱推定の演算を比較的負荷の軽い制御装置（コンピュータ）の側に割り当てる様にすれば、負荷バランスの面で都合が良い。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、車載用の操舵制御装置の他にも、例えば自動車や飛行機などの運転練習用などに可用な、運転操作のシミュレーションを行うシミュレータや、或いはその種のレジャー用のゲーム機などに応用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】車両用操舵装置１００の物理的な構成図
【図２】転舵系制御部８１の制御ブロック図
【図３】転舵速度演算部８１ａの制御ブロック図
【図４】転舵モータの制御（後段）の制御ブロック図
【図５】転舵機構の外乱推定部８１ｂの制御ブロック図
【図６】操舵系制御部８２の制御ブロック図
【図７】操舵機構の摩擦推定部８２ａの制御ブロック図
【図８】操舵機構の摩擦推定部８２ａの実行手順を示すフローチャート
【図９】反力モータの制御（後段）の制御ブロック図
【図１０】本発明の効果を例示するグラフ
【図１１】実施例２の摩擦推定部８２ａの制御ブロック図
【図１２】実施例２の摩擦推定部８２ａの実行手順を示すフローチャート
【図１３】従来技術の問題点を説明するグラフ
【符号の説明】
【００５１】
１００  ：  車両用操舵装置
１  ：  ステアリングホイール
２  ：  ステアリングシャフト
３  ：  反力モータの回転角センサ
４  ：  トルクセンサ
５  ：  反力モータ
６  ：  反力モータ駆動回路
７  ：  車速センサ
８  ：  制御装置（コンピュータ）
９  ：  転舵モータ駆動回路
１０  ：  転舵モータの回転角センサ
１１  ：  転舵モータ
８１  ：  転舵系制御部
８１ｂ：  外乱推定部
８２  ：  操舵系制御部
８２ａ：  摩擦推定部
θh   ：  操舵角
Ｔh   ：  操舵トルク
ｄhE  ：  操舵機構の外乱ｄh の推定値
ｆhE  ：  摩擦トルクｆh の推定値
Ｔfc  ：  摩擦補償トルク
Ｒｍ  ：  転舵機構の解析モデル
Ｈｍ  ：  操舵機構の解析モデル
Ｑ１  ：  摩擦推定用の外乱オブザーバ（実施例１）
Ｑ２  ：  摩擦推定用の外乱オブザーバ（実施例２）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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